阅读说明：本技术 具有一体式内密封部分和外密封部分的橡胶涂覆金属垫片 (Rubber-coated metal gasket with integrated inner and outer seal portions ) 是由 R·索洛萨博尔 M·P·范宁 于 2019-12-10 设计创作，主要内容包括：垫片包括第一可压缩部分、与第一可压缩部分一体形成的第二不可压缩部分以及设置在第一可压缩部分和第二不可压缩部分中的一个或多个上的柔性涂层。第一可压缩部分基本上为平面并且包括多个层,并且第二不可压缩部分基本上为平面并且包括多个层中的第一层。(The gasket includes a first compressible portion, a second incompressible portion integrally formed with the first compressible portion, and a flexible coating disposed on one or more of the first compressible portion and the second incompressible portion. The first compressible portion is substantially planar and includes a plurality of layers, and the second incompressible portion is substantially planar and includes a first layer of the plurality of layers.)

具有一体式内密封部分和外密封部分的橡胶涂覆金属垫片

技术领域

本发明涉及垫片，且更具体地涉及在金属片的一侧或两侧形成有橡胶层的橡胶涂覆垫片材料。

背景技术

由这种材料形成的垫片不仅具有密封能力，而且还适合在恶劣条件下使用，诸如其他零件反复施加冲击和/或磨损的那些恶劣条件。橡胶涂覆垫片材料通常通过从具有形成在金属基板(诸如一片或多片冷轧钢、不锈钢或铝)的表面上的橡胶涂层的片材冲孔或冲压所需的形状而制成。所制造的材料在各种设备和机器中用作垫片。由于金属片材用作基板，所以橡胶涂覆垫片防止压力下气体或流体泄漏。另外，橡胶层的弹性使垫片能够紧密地配合在法兰表面上可能出现的任何不规则处，从而确保可靠的密封性能。因此，橡胶涂覆垫片可在两个表面之间提供可靠的密封。

然而，虽然目前的垫片实现了其预期目的，但仍需要一种新的且改进的垫片系统，以提供更好的柔性和适用性、降低成本、降低制造和组装复杂性以及提高安全性和组装精度。

发明内容

根据本公开的若干方面，垫片包括第一可压缩部分、与第一可压缩部分一体形成的第二不可压缩部分以及布置在第一可压缩部分和第二不可压缩部分中的一个或多个上的柔性涂层。第一可压缩部分基本上是平面的并且包括多个层，并且第二不可压缩部分基本上是平面的并且包括多个层中的第一层。

在本公开的另一方面，多个层包括布置在第一多个金属密封层上方的金属载体层，并且第二多个金属密封层布置在与第一多个金属密封层相对的金属载体层上方。

在本公开的另一方面，第一多个金属密封层和金属载体层相配。

在本公开的另一方面，第二多个金属密封层中的一个或多个和金属载体层相配。

在本公开的另一方面，柔性涂层布置在第一多个金属密封层中的一个上，并且柔性涂层布置在第二多个金属密封层中的一个上。

在本公开的另一方面，多个金属密封层中的第一个包括与第一可压缩部分相配的第一垫片部分，和从第一垫片部分径向向外延伸的第二垫片部分。

在本公开的另一方面，第一垫片部分和第二垫片部分通过一个或多个桥件彼此连接。

在本公开的另一方面，第一可压缩部分和第二不可压缩部分限定一个或多个定位器孔，该一个或多个定位器孔中的每一个定尺寸和定形状成接收定位器销。

在本公开的另一方面，第一可压缩部分接合两个或多个密封表面之间的可压缩间隙，并且第二不可压缩部分接合两个或多个密封表面之间的不可压缩间隙。

在本公开的另一方面，第一可压缩部分和第二不可压缩部分通过级进模冲压形成，并且柔性涂层通过丝网印刷沉积在垫片上。

在本公开的另一方面，一种将变速器壳体密封至流体泵的垫片包括第一可压缩部分、与第一可压缩部分一体形成的第二不可压缩部分以及柔性涂层、柔性涂层丝网印刷在第一可压缩部分和第二不可压缩部分中的一个或多个上。第一可压缩部分基本上为平面并且包括多个层级进模冲压层，并且第二不可压缩部分基本上为平面并且包括多个层中的第一层。

在本公开的另一方面，多个层包括布置在第一多个金属密封层之上的金属载体层，并且第二多个金属密封层布置在与第一多个金属密封层相对的金属载体层之上，并且其中金属载体层具有第一厚度，并且第一多个金属密封层中的每一个和第二多个金属密封层中的每一个都具有第二厚度，其中第一厚度大于第二厚度。

在本公开的另一方面，第一多个金属密封层和金属载体层相配，并且第二多个金属密封层中的一个或多个和金属载体层相配。

在本公开的另一方面，柔性涂层布置在第一多个金属密封层中的一个上，并且柔性涂层布置在第二多个金属密封层中的一个上。

在本公开的另一方面，多个金属密封层中的第一个包括与第一可压缩部分相配的第一垫片部分，和从第一垫片部分径向向外延伸的第二垫片部分。

在本公开的另一方面，第一垫片部分和第二垫片部分通过一个或多个桥件彼此连接。

在本公开的另一方面，第一可压缩部分和第二不可压缩部分限定一个或多个定位器孔，一个或多个定位器孔中的每一个定尺寸和定形状成接收定位器销。

在本公开的另一方面，第一可压缩部分接合两个或多个密封表面之间的可压缩间隙，并且第二不可压缩部分接合两个或多个密封表面之间的不可压缩间隙。

在本公开的另一方面，第二不可压缩部分密封变速器壳体和流体泵的泵壳体之间的不可压缩间隙，并且其中第一可压缩部分密封流体泵的泵主体与变速器壳体之间的可压缩间隙。

在本公开的另一方面，提供了一种垫片，该垫片在第一壳体和第二壳体之间形成防流体密封，该垫片包括与第一壳体和第二壳体之间的一个或多个可压缩间隙密封地接合的第一可压缩部分、与第一可压缩部分一体形成并与第一壳体和第二壳体之间的一个或多个不可压缩间隙密封地接合的第二不可压缩部分部分，以及柔性涂层，该柔性涂层丝网印刷在第一可压缩部分和第二不可压缩部分中的一个或多个上。第一可压缩部分基本上为平面并且包括多个层级进模冲压层，并且第二不可压缩部分基本上为平面并且包括多个层中的第一层，多个层包括布置在第一多个金属密封层之上的金属载体层且第二多个金属密封层布置在与第一多个金属密封层相对的金属载体层上。金属载体层具有第一厚度，并且第一多个金属密封层中的每一个和第二多个金属密封层中的每一个具有第二厚度，第一厚度大于第二厚度，第一多个金属密封层和金属载体层相配，且第二多个金属密封层中的一个或多个和金属载体层相配。多个金属密封层中的第一个包括与第一可压缩部分相配的第一垫片部分，和从第一垫片部分径向向外延伸的第二垫片部分，第一垫片部分和第二垫片部分通过一个或多个桥件彼此连接，并且第一可压缩部分和第二不可压缩部分限定一个或多个定位器孔，一个或多个定位器孔中的每一个定尺寸和定形状成接收定位器销。

根据本文提供的描述，其他适用性领域将变得显而易见。应该理解的是，描述和具体实例仅旨在用于说明的目的，并不旨在限制本公开的范围。

附图说明

本文描述的附图仅用于说明目的，并不旨在以任何方式限制本公开的范围。

图1是根据本公开的一方面的变速器组件的一部分的透视图，该变速器组件包括具有一体式内密封部分和外密封部分的橡胶涂覆金属垫片；

图2是根据本公开的一个方面的安装在流体泵上的具有一体式内密封部分和外密封部分的橡胶涂覆金属垫片的透视俯视图；

图3是根据本公开的一个方面的部分地安装至变速器组件的流体泵的剖视图，其中流体泵与变速器组件之间设置有具有一体式内密封部分和外密封部分的橡胶涂覆金属垫片；以及

图4是根据本公开的一个方面的具有一体式内密封部分和外密封部分的橡胶涂覆金属垫片的剖视图。

具体实施方式

以下描述本质上仅是示例性的，并且不旨在限制本公开内容、应用或用途。

现在参考图1，示出了体现本公开原理的变速器组件的一部分，并且总体上由附图标记10表示。变速器组件10包括变速器壳体12，变速器壳体12支撑并封闭多个机械组件。在若干方面，机械组件包括输入轴(未示出)、输出轴(未示出)、多个驱动机构(未示出)，该多个驱动机构包括齿轮、离合器、变矩器、无级变速器(CVT)皮带或链条等。变速器组件10的机械组件由诸如变速器流体、齿轮油等润滑流体润滑，并且在一些实例中由上述润滑流体驱动。变速器组件10的机械组件还可包括用于变速器附件的各种驱动机构14，诸如花键轴、链轮、齿轮传动装置、链条传动装置、皮带传动装置等。为了使润滑流体循环通过变速器组件10，变速器组件10配备有一个或多个流体泵16。在若干方面，流体泵16由一个或多个驱动机构14驱动。在图1的示例中，流体泵16由花键轴14驱动，然而，应当理解的是，流体泵16可由各种机械、液压、电气或气动装置驱动。流体泵16从通常位于变速器的底部附近的储液器或贮油槽(未具体示出)中抽取润滑流体，并且经由一个或多个流体导管18、管道等将润滑流体供给到变速器组件10的液压系统中。在一些示例中，流体泵16将润滑流体供给到变速器冷却器(未示出)、变矩器(未示出)、液压流体控制器(未示出)和换挡致动元件(未示出)中。此外，应当理解的是，在一些示例中，流体泵16相对于变速器组件10位于远处，并且经由一个或多个流体端口、导管18、管道等与变速器组件10流体连通。

花键轴14延伸穿过形成在变速器壳体12中的第一孔20。第一孔20从花键轴14径向向外延伸，并且包括一个或多个流体端口或导管18。围绕第一孔20，变速器壳体12具有第一密封表面22。第一密封表面22是从第一孔20径向向外延伸第一距离“D1”的基本平坦、光滑且连续的表面。在若干方面，第一密封表面22还围绕一个或多个第一附接部件24。在一些示例中，第一附接部件24包括双头螺栓、销、销钉、螺栓、螺母，螺钉、螺纹孔等，并且第一泵附接部件24优化为与流体泵16接合并通过一个或多个第二附接部件26将流体泵16附接到变速器壳体12。类似于第一附接部件24，第二附接部件26可包括双头螺栓、销、销钉、螺栓、螺母、螺钉、螺纹孔、光滑孔等。第二附接部件26与第一附接部件24成对，以将流体泵16牢固地附接到变速器壳体12。在示例中，第一附接部件24是双头螺栓，并且第二附接部件26包括尺寸适于容纳双头螺栓24的光滑孔，以及螺母26定尺寸和定形状为与双头螺栓24螺纹接合并由此将流体泵16固定到变速器壳体12的螺母26。

流体泵16包括支撑泵主体30的泵壳体28。在若干方面中，泵主体30包括多个内部组件，诸如泵转子32、泵叶片34、转子导向件36、泵叶片环38等。然而，应当理解的是，流体泵16的精确机械部件可因应用不同而有很大变化，并且泵转子32、泵叶片34、转子导向件36和叶片环38仅作为一种类型的流体泵16的示例性组件的示例进行讨论。另外，花键轴14可旋转地支撑在泵壳体28的接收部分40内。接收部分40可包括一个或多个花键轴14支撑轴承42，支撑轴承42最佳定尺寸、定形状和配置为，一旦花键轴14接合在泵壳体28的接收部分40中并由其支撑，支撑轴承42就可为花键轴14提供旋转自由度。

泵壳体28限定第二孔44，第二孔44的尺寸和形状与第一孔20基本相似。此外，泵壳体28包括从第二孔44向外延伸的第二密封表面46。第二密封表面46是从第二孔44径向向外延伸第二距离“D2”的基本平坦、光滑且连续的表面。在若干方面，第二密封表面46还围绕一个或多个第二泵附接部件26。因此，当泵壳体28经由第一和第二附接部件24、26与变速器壳体12组装在一起时，第一和第二密封表面22、46基本上彼此齐平放置。然而，由于制造公差、组装公差等，并且由于流体泵16对泵壳体28内的润滑流体加压并且经由导管18将加压的润滑流体供应至变速器组件10，第一和第二密封表面22、46可能无法彼此充分密封。因此，在变速器壳体12与流体泵16之间设置了垫片48，从而在变速器壳体12与流体泵16之间形成密封。也就是说，当使用变速器组件10时，垫片48防止润滑流体(诸如变速器流体、齿轮油、冷却剂等)在第一和第二密封表面22、46之间泄漏。在组装过程中，到变速器壳体12或流体泵16中的一个或另一个上。

现在转向图2-4，并继续参考图1，垫片48基本上为平面，并且包括第一垫片部分50和第二垫片部分52。第一垫片部分50具有基本类似于第一和第二密封表面22、46的覆盖区。也就是说，当与第一密封表面22和第二密封表面46对准时，第一垫片部分50限定了与第一孔20和第二孔44基本相配的第三孔54。第一垫片部分50从第三孔54径向向外延伸第三距离“D3”，该第三距离“D3”与第一和第二距离“D1、D2”基本相似。此外，第一垫片部分50围绕第一和/或第二泵附接部件24、26。在一些示例中，第三距离“D3”略大于第一和第二距离“D1、D2”二者。当第三距离“D3”大于第一和第二距离“D1、D2”时，垫片48可以更容易地定位或放置成与变速器壳体12和泵壳体28对准，使得花键轴14可以通过垫片48突出到泵壳体28中并与流体泵16接合。

第二垫片部分52定尺寸和定形状为与泵壳体28内的泵主体30接合。因此，第二垫片部分52设置在第三孔54内。第二垫片部分52与第一垫片部分50一体形成，并通过一个或多个桥件56与第一垫片部分50互连。在若干方面中，第二垫片部分52具有第四孔58，该第四孔定尺寸和定形状为接收变速器组件10的花键轴14。更具体地，第四孔58略大于花键轴14的直径或厚度“T”，从而允许花键轴14旋转而不接触第二垫片部分52。第二垫片部分52从第四孔58径向向外延伸到外直径60，该外直径60设置成与第一垫片部分50接近但间隔开。桥件56从第二垫片部分52的外直径60径向向外延伸到第一垫片部分50。应当理解的是，虽然在图2中描述了四个桥件56，但桥件56的精确数量和尺寸可因应用不同而有很大变化，并且这种变化在本公开的范围和意图之内。也就是说，桥件56的径向长度、环形宽度和其他这样的尺寸，以及形状可因应用不同而有很大变化。在若干方面，第二垫片部分52包括多个流体孔62。流体孔62最佳定尺寸和定形状为提供一种使润滑流体可以进入和/或离开流体泵16的方式。此外，第二垫片部分52可包括一个或多个定位器凸片和/或防旋转部件64，以及一个或多个定位器孔66。当垫片48与泵16和变速器壳体12组装在一起时，定位器凸片和/或防旋转部件64有助于将垫片48与泵壳体28和/或变速器壳体12对准。另外，当垫片48经由第二垫片部分52与泵主体30密封接合时，防旋转部件64防止垫片48旋转。也就是说，防旋转部件64抵抗经由泵主体30和/或花键轴14施加到第二垫片部分52的扭矩。在一些示例中，定位器孔66定尺寸和定位成接收定位器部件68，诸如定位器销或销钉、螺栓、双头螺栓等，定位器部件68从泵主体30、变速器壳体12、泵壳体16或其任何组合轴向突出。因此，定位器孔66允许垫片48在组装期间附接到泵16或变速器壳体12，使得垫片48与第一和第二密封表面22、46以及与泵体精确地对准。在一些示例中，定位器孔66和定位器部件68径向和/或环形不对称地定位在第一和/或第二垫片部分50、52上，使得垫片48仅可以与变速器壳体12和流体泵16在单一方向上组装在一起，因此提高了组装精度，并提高了在变速箱壳体12与流体泵16之间形成完全密封的可能性。

特别参考图4，并继续参考图1-3，垫片48经由多个基本为平面的组件层70形成。在若干方面中，垫片48通过级进模冲压工艺形成，其中将基本为平面的组件层70中的每一个从原材料片材冲压出，然后粘结或以其他方式定位到后续层70上，每个后续层70都类似地从原材料冲压出。在一些示例中，垫片48包括支撑至少第一密封层74、第二密封层76和第三密封层78的基本刚性的载体层72。然而，应当理解的是，载体层72在一些应用中被包括在内，但是在其他应用中不包括。也就是说，根据应用，出于多种原因(包括结构和包装限制)，可能需要或可能不需要载体层72。载体层72以及第一、第二和第三密封层74、76、78中的每一个均由金属材料(诸如钢、铁、铝或其合金)形成。在一些示例中，第一、第二和第三密封层74、76、78和刚性载体层72或压板中的一个或多个由复合材料形成。应当理解的是，垫片48的每个组成层的材料成分可以根据应用而有很大变化。也就是说，载体层72和/或第一和/或第二和/或第三密封层74、76、78可以根据给定应用的设计参数由上述材料或其他类似材料形成。第一密封层74、第二密封层76和第三密封层78以及载体层72彼此基本相配，并且与泵主体30的第三密封表面79基本相配。在若干方面，载体层72在轴向方向上比第一、第二和第三密封层74、76、78中的任何一个都厚。也就是说，载体层72具有比第一密封层74、第二密封层76和第三密封层78中的每一个的第二厚度“W2”都厚的第一厚度“W1”。应当理解的是，第一厚度“W1”和第二厚度“W2”可以相同，或者在第一、第二和第三密封层74、76、78或其任意组合之间可显著不同。也就是说，在一些示例中，第一、第二和第三密封层74、76、78的第二厚度“W2”彼此相同，而在其他示例中，第一、第二和第三密封层74、76、78的第二厚度“W2”中至少有一些彼此不同。

覆盖层或盖板80设置在第三密封层78的上方。盖板80是非常坚硬且基本上为平面的组件层70，其由一片原材料冲压而成，随后粘结或以其他方式定位在第三密封层78上。盖板80在轴向上也很薄。也就是说，盖板80在轴向方向上比第一、第二和第三密封层74、76、78和载体层72中的任何一个都薄。因此，盖板80的第三厚度“W3”小于第一厚度“W1”或第二厚度“W2”。覆盖层80从第四孔58径向向外延伸到垫片48的外边缘82。因此，覆盖层80对于整个第一垫片部分50和第二垫片部分52以平面方式延伸。覆盖层80的第一垫片部分50的上表面84与变速器壳体12密封接合，而覆盖层80的第一垫片部分50的下表面86与泵壳体28密封接合。覆盖层80的与第二垫片部分52相配的下表面88粘结或以其他方式定位在第三密封层78上。此外，应当理解的是，尽管在前面的描述中，将垫片48描述为具有五层70(包括载体层72、第一、第二和第三密封层74、76、78和覆盖层80)，但在不脱离本公开的范围或意图的情况下，层70的数量可因应用不同而有很大变化。

当覆盖层80与流体泵16和变速器壳体12组装在一起时，覆盖层80向外延伸并限定围绕附接部件24的附接孔89。因此，当垫片48与变速器壳体12和泵壳体28组装在一起时，垫片48稍微延伸超过附接部件24，并且在一些示例中，稍微延伸超过泵壳体28的覆盖区。由于覆盖层80薄且为刚性的，因此在某些情况下覆盖层80可能在某些区域突出到空的空间中。在这样的区域中，覆盖层80的薄且为刚性的突起或耳状物90可能对在变速器组件10、流体泵16等上组装或工作的人员构成安全风险。因此，由于定位器孔66和定位器部件68延伸穿过第一垫片部分50和第二垫片部分52两者并且用于精确地定位垫片48的覆盖层80，因此耳状物90延伸超过泵壳体28的覆盖区的距离可以完全减少或消除。因此，耳状物90尺寸的减小降低了在变速器组件10和/或流体泵16上工作的人员受伤的风险。

橡胶涂层92设置在垫片48的覆盖层80的至少一部分上。在不背离本公开的范围或意图的情况下，可以各种不同方式中的任何一种将橡胶涂层92施加到覆盖层80上。在一个示例中，橡胶涂层92施加在覆盖层80上的预定位置处，在该位置处已经确定垫片48、流体泵16与变速器组件10或变速器壳体12之间的改进的密封接合是最佳的。在一些示例中，橡胶涂层92施加到覆盖层80并且基本上围绕第一、第二、第三、第四流体和定位器孔20、44、54、58、62、66中的每一个并且靠近附接部件24。在不背离本发明的范围或意图的情况下，可以在已确定变速器组件或壳体10、12和流体泵16之间需要通过垫片48进行密封接合的其他区域中施加另外的橡胶涂层92。在一些方面中，橡胶涂层92施加到第一密封层74，并且以基本上类似于施加到覆盖层80上的橡胶涂层92的方式基本上围绕第一、第二、第三、第四流体和定位器孔20、44、54、58、62、66以及附接部件24。橡胶涂层92通过各种方法中的任何一种(诸如丝网印刷、3-D打印、传递成型、注射成型、粘合剂等)施加到垫片48上。

本公开的垫片48具有几个优点，包括易于生产、设计和制造简单、成本低、复杂度低、稳定性提高且易于组装、便携以及安全性提高。此外，尽管已经相对于流体泵16和变速器组件10描述了本公开的垫片48，但是应当理解的是，具有基本相同设计的垫片48可以用于接合两个密封表面的任何应用中，其中两个密封表面包括一个或多个将由第一垫片部分50密封或仅由覆盖层80密封的固定间隙，以及一个或多个将由第二垫片部分52密封的可压缩间隙。

本公开的描述本质上仅是示例性的，并且不脱离本公开的主旨的变化旨在落入本公开的范围内。不应将这些变化视为脱离本公开的精神和范围。